アフリカ産カワスズメ科魚類の顎部の形態形成に関与する遺伝子の単離と解析

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本研究は、急速に多様化したと考えられているアフリカ産カワスズメ科魚類(シクリッド)において顎部の多様性をうんでいる遺伝的要因を解明することを目的としている。まずシクリッド稚魚の様々な成長段階の顎部よりmRNAを抽出し、cDNAライブラリーを構築した。約6000の配列情報から重複するものを除き、約1700の独立した配列情報を得ることができた。これらのクローンをもちいてDNAチップを作成し、2種のシクリッド間で顎部の形態形成時における遺伝子の発現パターンの比較をおこなった。2種間で発現量に相対的な差異が認められた候補遺伝子群から、明らかに種間で発現量の異なるもの3クローンを抽出した。データベース検索により、これらの候補クローンはそれぞれある種のプロテアーゼ、細胞増殖因子、および糖タンパク質に相同性がみとめられた。それぞれの遺伝子について2種のシクリッドの成長の各段階でin situハイブリダイゼーションをおこない、発現場所、発現パターンを観察した。その結果上記プロテアーゼ相同遺伝子は頭部特に顎部付近のみで発現していることが明らかになった。シクリッドの成長段階では大きな発現パターンの差異は認められなかったものの、種間においては明らかに発現量に差異が確認された。また、同遺伝子をCOS-7細胞内で発現させ、アクリルアミドゲル内でのタンパク質分解活性の有無を測定した。その結果、上記プロテアーゼ相同遺伝子はゼラチンを分解する活性を有していることが明らかになった。この反応はEDTA存在下で阻害された。データベースに登録されている他の遺伝子のアミノ酸配列の相同性とあわせ、同遺伝子がZnフィンガーモチーフを持つメタロプロテアーゼであることが示された。同遺伝子の発現タンパク質の活性および稚魚における発現部位から、このメタロプロテアーゼは細胞外マトリクスを分解する酵素であり、顎部の形態形成に関与していることが予想される。